浅谈北重厂330MW汽轮机的几项特殊安装工艺1

浅谈北重厂330MW汽轮机的几项特殊安装工艺陈西超(宁夏电力建设工程公司建筑安装分公司)[摘要]：N330-17.75/540/540型汽轮机是北京重型电机厂上世纪九十年代引进法国ALSTOM（阿尔斯通）公司技术生产的成熟产品，该型汽轮机在宁夏的安装和使用已有八台，由于设计思路的不同使得结构上与国产同等容量汽轮机有许多不同之处，本文就其在安装上的几项特殊工艺作一简要介绍。[关键词]：北京重型电机厂、汽轮机、特殊、安装工艺1、N330-17.75/540/540型汽轮机结构简介：宁夏石嘴山电厂扩建工程、宁夏石嘴山电厂技改工程、宁夏马莲台电厂安装工程汽轮机选型均为北京重型电机厂引进法国ALSTOM公司技术生产的N330-17.75/540/540型亚临界一次中间再热、单轴、三缸双排汽、凝汽式汽轮机，额定功率330MW，主蒸汽额定压力17.70Mpa，主蒸汽流量979t/h，主蒸汽和再热蒸汽额定温度540℃，额定工况热耗7883.2KJ/h。汽轮机具备调峰运行功能。汽轮机的高、中、低压缸均为双层缸结构，无法兰加热装置，其中高压缸及中压缸采用模块化设计并由制造厂整装出厂，现场勿需重新装配；低压缸为便于制造和运输，外缸在结构上沿轴向分为前、后两部分，上下共四段，安装时需要现场组合。汽轮机前轴承箱、高/中压轴承箱和中/低压轴承箱为落地式结构，低压前、后轴承箱为缸体式结构，其中盘车装置位于前轴承箱，通过SSS齿型离合器可实现自动投入和退出。高压缸、中压缸均采用上猫爪支撑方式，下猫爪则为悬挂式结构，高压缸支撑于前轴承箱及高/中压轴承箱上，中压缸支撑于高/中压轴承箱及中/低压轴承箱上，同时在高压缸、中压缸前、后侧均设有定中心键，以保证汽缸与转子中心一致。低压外缸支撑于16块台板之上，低压内缸也采用上猫爪支撑方式，由四个猫爪分别支撑在外下缸的相应部位上。各轴承箱及低压缸的台板靠顶丝支撑于多组大小不同的基础板上（δ50mm，Q235钢板制成），调节顶丝则可以调整缸体及轴承箱的标高。高、中压缸蒸汽单向流动，蒸汽在中压缸做功后通过连通管进入低压缸内双向流动，低压排汽口装有喷水雾化降温装置。汽轮机轴系由高、中、低压三根转子共同组成，彼此之间通过刚性联轴器联接，转子旋转方向由汽机侧向发电机侧看为逆时针旋转，1#～6#支持轴承均为椭圆瓦。2、几项特殊安装工艺简介：2.1、汽轮机基础板浇注：按北京重型电机厂相关技术要求，汽轮机基础板在找平、找正后需要进行二次灌浆，浇注料推荐使用中国建筑材料科学研究院研制生产的WGM型无收缩高强灌注料。WGM具有流动性好（扩散度大于200mm）、早强高强（经现场试验，试块24小时抗压强度为33.3MPa，3天内达到57.5Mpa，28天后的抗压强度达到71.8Mpa）、微收缩（28天后的限制膨胀率不大于0.10%）、黏结强度高（与钢筋握裹力28天达到6MPa）、不泌水、耐久性和耐侯性好等优点。为了避免二次灌浆部位出现裂纹、蜂窝等缺陷，确保强度满足设备运行要求，我们在施工中采用了以下工艺：2.1.1、混凝土基础表层浮浆层必须凿去，基础板与基础的间隙以不露主筋为准，控制在30～50mm之间。2.1.2、施工中使用厚20～25mm、宽80～100mm的木板支模，木模与基础间利用膨胀螺栓进行加固。模板与基础间接缝要用WGM勾缝，确保浇注时不漏浆。对基础板突出混凝土基础边缘或与基础齐平者支模时要加宽50mm，待浇注4小时后用δ=1～2mm的钢板沿基础边缘切缝，拆模后轻轻敲击即可去除多余部分的浇注料。2.1.3、浇注前把填充空间和基础表面清理干净，用水浸湿24小时以上，确保基础表面充分湿润。灌浆前一小时吸干积水并用压缩空气吹扫。2.1.4、WGM搅拌时的水灰比为13～15%，经现场多次试验，水灰比控制在13.5%效果比较理想，拌和用水必须采用饮用水。2.1.5、WGM现场拌和采用人工搅拌，搅拌时先加入2/3的用水量搅拌2分钟，随后加入剩余水量继续搅拌至均匀，搅拌时间必须大于5分钟，以利于达到设计要求的流动度和充分排尽浇注料内的气体。2.1.6、为保证基础底部浇注密实，施工时沿基础板宽度方向进行浇注，同时用薄竹片疏导直到另一侧浆冒出为止，严禁从四侧同时进行灌浆，严禁采用机械振捣。2.1.7、WGM浇注高度为距基础板顶面10mm处，浇注完毕后用棉纱将表面的稀浆吸掉，10～12小时后用木块将浇注层表面轻压搓毛，可以保证表面密实不产生裂纹。2.1.8、拆模和养护时间与环境温度的关系详见下表，环境温度低于-10℃则必须搭设帐篷并生火做好保温措施。环境最低温度（℃）拆模时间（天）养护时间（天）-10～04140～53105～1527≥15172.1.9、WGM养护期满后方可承重摆放台板，但汽缸和轴承座等较重的设备必须在14天后方可放置。2.2、高压、中压模块安装：汽轮机的高压模块、中压模块均在制造厂总装好整体出厂，运抵工地后无需拆卸重装，一方面确保了动静间隙及内部清洁度，另一方面使现场安装既方便又快速，但由于模块是整装出厂，现场安装存在两个技术难题，一是模块就位和找中时如何维持模块的动静间隙基本恒定；二是如何将导汽和抽汽管道安装对汽缸的附加应力控制在允许范围内，直观地讲就是怎样确保汽缸的负荷分配均匀，经过对厂家技术要求的理解吸收并借鉴同类工程的施工经验后，我们采用了以下施工工艺后取得了预期的安装质量：2.2.1、确保模块的动静间隙基本恒定：高压、中压模块在运输过程中转子是支撑于运输环上的，现场就位后必须将转子切换至轴瓦支承才能进行后续的模块和轴系找中工作，使得厂内装配的动静间隙易发生变化，现场施工工艺过程如下：⑴、安装前必须在运输环处测量转子与汽缸的轴向、径向位置应与出厂前的记录一致，如发生变化必须查明原因，确认动静部件无损伤后方可继续施工。⑵、检查测量轴承箱下猫爪汽缸临时支撑点处的标高应等高。⑶、为便于调整水平和中心，模块就位时特意加工4块厚度为78mm的垫块作为临时支撑置于下猫爪处。⑷、调整模块轴向位置满足厂家技术要求。⑸、转子切换至轴瓦支承，切换时在轴颈与缸体间、轴承座与缸体架间架百分表监视（表1和表2），根据百分表1、2的变化值调整汽缸支撑点处的垫块厚度，按厂家技术要求切换后转子比在运输环上的位置抬高0.03～0.05mm。⑹、以低压转子为基准对轴系进行找中，找中时需特别注意以下几点：A、轴系找中心前先盘动转子30分钟以上，以消除转子长时间静置而弯曲（弹性变形）造成的影响。B、调整移动模块时必须安装运输环，模块与转子同时移动，否则将有可能损坏高、中压模块轴封。C、汽缸左右调整时不能以防抬起装置作为支点，防止损坏联接螺栓。D、轴瓦内涂高粘度润滑油（现场使用24#饱和汽缸油），以防盘转子时损坏轴瓦。E、因推力轴承未装，故在盘动转子时在转子的轴向位置用止推工具临时定位，避免转子轴向窜动。F、轴瓦中分面左右两侧与汽缸用压板压紧，以防盘动转子时轴瓦被翻出。G、在找中过程中要始终检测前后油挡洼窝尺寸和轴承座扬度的变化，应保证其在设计范围内。⑺、调整完毕后安装检查环，测量检查环处转子与汽缸的轴向、径向位置应与出厂前的记录一致，变化值不得大于0.03mm。⑻、配准轴承箱和汽缸的各个定位键。⑼、负荷分配工作结束后将模块由下猫爪支撑切换至上猫爪支撑，转子与汽缸的中心变化值不得大于0.03mm。2.2.2、确保高、中压模块的负荷分配均匀：由于导汽、抽汽管道的直径较大，管壁较厚，焊接过程中的焊接变形量大，因此管道与模块联接不当容易使汽缸产生过大的附加应力，影响设备正常运行。在工程施工中我们采用了以下安装工艺，成功地将附加应力控制在较小的范围，中压模块最大负荷差为两侧平均负荷的2.78%，高压模块最大负荷差为两侧平均负荷的2.02%，远远小于《规范》要求的5%。⑴、模块就位前对负荷分配支撑点进行打磨清理并找平，确保负荷分配测量数据的准确性。⑵、为了便于分析产生负荷分配不均匀的原因，负荷分配应在下列施工阶段各进行一次：A、模块定位后。B、高压下导汽管焊接完毕后和上导汽管焊接完毕后。C、中压导汽管焊接完毕后。D、抽汽管道焊接完毕后。⑶、高、中压导汽管道的安装顺序为：高压：进汽平衡管→下导汽管→上导汽管；中压：下导汽管→上导汽管。⑷、导汽管安装时必须拆除汽缸立销，导汽管与汽门和汽缸之间的焊口必须自由联接，禁止强力对口。焊接时在汽缸猫爪三方向架百分表监视汽缸位移，变形量不得超过0.10mm。焊接施工必须对称进行，焊口采取两人对称施焊的焊接方法。焊口热处理也必须对称进行，在热处理结束后方可拆处焊口固定装置。⑸、负荷分配时应注意下列问题：A、负荷分配应拆除汽缸立销，否则立销有可能卡涩导致测量数据不真实。B、每次进行负荷分配时千斤顶支撑位置应一致，且左右两侧应对称。C、在汽缸猫爪处架百分表监视的位置应对称。注：负荷分配使用的工具为厂供20t液压千斤顶（带压力表），测量方法为：拆除猫爪垫块并安放千斤顶，将模块按0.10mm为单位顶起至0.30mm，然后再降至-0.30mm，最后再恢复到零位，在此期间每隔0.10mm记录一次数据，以两次零位数据之和的平均值作为正式数据来比较分析。2.3、轴系联轴器螺栓的紧固：众所周知，普通螺栓的紧固是靠转动扳手产生扭矩来完成的，但转动过程中大部分作用力是消耗在克服摩擦力上的，真正作用在螺纹上的轴向预紧力往往达不到设计要求。针对上述问题，北京重型电机厂提供了一套液压螺母和液压拉紧装置（见下页系统图）来解决，其原理如下：液压螺母和液压拉紧装置借助超高压油泵将高压油（最大可达200Mpa）注入缸体，通过油缸顶起拉伸头拉长螺杆并接近材料的屈服点，超高压油泵快装接头压力表超高压油管注油接头拉伸头螺栓（此端旋入联轴器螺栓内）活塞油缸支撑套液压螺母和液压拉紧装置系统组成图在螺栓和螺母之间产生一定的间隙，然后拧紧螺母消除间隙，此时卸除油缸压力而螺栓不能回缩，从而完成联轴器的紧固工作。以下图所示的中、低压转子联轴器为例，该型汽轮机轴系联轴器螺栓组主要由带锥度的螺栓④、开口锥形套筒⑦、定位套筒⑧和前后螺母⑥、⑤组成，当给予螺栓④一定的预紧力后开口锥形套筒⑦撑开，将联轴器螺栓孔紧紧胀住，从而起到了销子螺栓的作用，螺栓紧固步骤如下：2.3.1、将螺栓④与开口锥形套筒⑦组合成一体穿入对轮螺栓孔内，注意锥形套筒开口应朝向轴系中心方向。2.3.2、安装定位套筒⑧。2.3.3、安装带圆柱销子和紧定螺钉的螺母⑥，不施加其它外力用手将螺母拧紧，螺母⑥与螺栓丝扣带平为止。2.3.4、安装螺母⑥上的三个圆柱销⑨和内六角紧定螺钉⑩。2.3.5、安装螺栓另一侧螺母⑤。①——中压转子后联轴器②——低压转子前联轴器③——联轴器调整垫片④——联轴器螺栓M45×4.5⑤——联轴器螺栓后侧螺母M45×4.5⑦⑧⑨⑩⑥①⑤④③②⑥——联轴器螺栓前侧螺母M45×4.5⑦——开口锥形套筒⑧——定位套筒⑨——圆柱销⑩——内六角紧定螺钉M8×162.3.6、安装液压螺母和液压拉紧装置。2.3.7、千斤顶油压缓慢升至要求预紧力的50%。2.3.8、拧紧螺钉⑩，通过圆柱销⑨将开口锥形套筒⑦向内顶进至不动为止。2.3.9、千斤顶泄压（此时螺母⑤不能受力），螺栓回缩，螺栓和锥形套筒可自行定位。2.3.10、再将千斤顶油压升至要求预紧力的50%，拧紧螺母⑤后拆除液压螺母和液压拉紧装置。2.3.11、全部螺栓按要求预紧力的50%紧固完毕后，检查联轴器晃度与联接前基本相符，然后再重复上述工作，将螺栓按要求预紧力全部紧固。2.3.12、所有螺栓紧固完毕后测量联轴器晃度应与螺栓联接前基本相符，变化值不得超过0.02mm，否则必须重新安装联轴器螺栓。总体来讲，北重厂330MW汽轮发电机组由于设计思想的不同使得自身结构具备许多特点，安装工艺也不尽相同，这需要我们广大火电建设和电厂检修人员用心了解并掌握它，从而在较短的时间内完成工程的施工建设和检修工作。[参考文献]：1、《330MW汽轮机安装手册》——陈志强、赵国基、苏富文、田东强编，北京重型电机厂，2000年11月。2、《330MW汽轮机现场安装用检查卡》——赵国基、苏